한국원자력연구원(원장 하재주)은 원전 고정밀 다차원 열수력 해석 소프트웨어 'CUPID(Component Unstructured Program for Interfacial Dynamics)'에 대한 사용권 협약을 미국 일리노이대학(UIUC, University of Illinois Urbana Champaign)과 체결했다고 11일 밝혔다.

CUPID는 원전 가동 시 냉각수의 움직임과 속도, 순환 형태를 3차원으로 정밀하게 예측하고, 사고 시 안전 냉각계통의 성능을 사이버 공간에서 시뮬레이션하는 프로그램이다.

미국과 EU 등 원자력 선진진국은 비용과 시간이 많이 드는 기존 원전 안정성 검증 실험을 대체하는 프로그램 개발에 집중하고 있다.

원자로의 안전과 직결되는 냉각 성능은 냉각수의 움직임과 열 전달력으로 좌우되는데, 원자력연도 이런 열수력 현상에 대한 예측 소프트웨어 연구를 계속해왔다.

다차원적인 열수력 현상에 대한 면밀하고 정확한 예측 값을 얻어내기 위해서는 슈퍼컴퓨터의 계산 능력과 적합한 계산방법 개발이 관건이다.

CUPID는 최신 전산유체역학 기술과 액체 속에서 기포가 함께 움직이는 현상을 파악할 수 있는 '2상 유동 물리 모델'을 안정적으로 결합했다. 이를 통해 냉각수와 냉각수 내 기포의 움직임까지 파악해, 원자로 안전성 평가에 직접 활용할 수 있다.

다양한 전산유체해석 방법을 선택해 여러 환경 조건서도 빠르고 정확한 계산을 안정적으로 수행한다. 또, CUPID를 구성하는 세부 프로그램이 모듈화돼 있어 새로운 물리 모델을 추가·변경·연계 하기가 쉽다.

기존 원자로 안전해석 프로그램은 전통적 1차원 모델이었다. 이에 반해, CUPID는 최신 전산유체역학 기술을 바탕으로 원자로를 3차원으로 모델링해 실제 원자로와 유사한 시뮬레이션이 실현 가능하다. 원자력 안전해석 분야를 선도하는 일리노이대학 연구팀도 이 점을 주목한 것으로 알려졌다.

윤한영 책임연구원은 "이번 협약 체결은 국내 기술이 원자로 고정밀 열유체 해석 분야를 주도하고 있음을 보여주는 것"이라며 "이를 기반으로 해외에 기술 수출까지 추진하겠다"고 강조했다.